旋挖灌注桩作为支护和止水帷幕在深基坑中的控制方法

2015-04-16李芳

建材与装饰 2015年30期

关键词：成桩护壁水灰比

李芳

（福建闽华洋建设监理有限公司）

旋挖灌注桩作为支护和止水帷幕在深基坑中的控制方法

李芳

（福建闽华洋建设监理有限公司）

随着基础设施建设的不断发展，在传统的钻孔灌注桩基础上进行了改进，将旋挖灌注桩应用于工程施工中，这一技术凭借机械化程度高、劳动强度低的优点被广泛应用于公路、铁路、桥梁和大型建筑的基础桩施工中。本文通过旋挖灌注桩在深基坑中的应用，重点分析了旋挖灌注桩作为支护和止水帷幕的质量控制方法，以期为相关从业人员提高理论研究依据，提高施工质量。

旋挖灌注桩；深基坑；控制方法

旋挖灌注桩是一种由旋挖钻机施工的桩形，是比较先进的施工技术，在我国的近几年才开始推广使用。我国早期所使用的旋挖钻机都是由德国和日本引进，在青藏铁路和鸟巢项目的启动后，国外的进口旋挖钻机进入国内市场，我国的同类产品也逐渐发展起来，旋挖灌注桩的施工工艺也被广泛应用于基础设施建设中，为经济建设的发展提供了动力。

1　旋挖灌注桩介绍

旋挖灌注桩通过旋挖钻机成孔，先通过底部带有活门的筒式钻头回转破碎岩土，用钻斗收集碎土，碎土在提升装置和伸缩装置的作用下被提出孔外，通过循环往复的施工，不断地取土和卸土，直到孔深到达设计深度。针对粘结性较好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁；对于松散易坍塌地层，有地下水分布时，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆和稳定液进行护壁[1]。

2　旋挖桩作为支护在深基坑中的控制

主要施工方法：

2.1钻机就位

钻机就位之前，保证桩位复核正确，准确测量护筒和地坪的标高，确保护筒埋设符合要求。钻机就位要保证钻机稳定、垂直、水平、准确，一般的旋挖桩机可以自行调整机架位置，垂直度要依据桩机电脑控制，钻进过程中如果钻机的倾斜度在0.3以内，则可以对垂直度进行调节[2]。

2.2护筒埋设

一般的旋挖桩机上自带护筒驱动器，此驱动器可以自行埋设护筒。在埋设护筒的过程中，先结合施工现场的地质情况，合理埋设护筒，将护筒的长度保持在4～6m。埋设护筒时，用水平尺检查护筒的垂直度，为了便于钻头定位和对桩孔的保护，护筒顶一般高于原地面0.3m。

2.3护壁施工

结合地质资料，在各桩开始施工前，在专业工程师的判断下掌握土层的地质情况，再对具体的护壁情况进行研究分析。旋挖灌注桩的施工工艺可以考虑孔口注入泥浆护壁或钢管护壁的两种方式，钢管护壁一般应用于上部土质软弱的工程中，避免上方塌孔。在选用泥浆护壁时，保证泥浆的相对密度在1.3以上。钻机启动前配置出质量和数量都满足工艺要求的泥浆，泥浆在工程师的指导下配置，采用膨润土、纤维素和纯碱配置，搅拌机搅拌时控制搅拌的时间和搅拌速度，以提高泥浆的质量。采用钢管护壁时，开钻前需采用自带的护筒驱动器将钢护筒埋设至稳定层或基岩面，再进行旋挖钻进。

2.4钻进成孔

施工时按照设计要求将钻头下降到预定深度，旋转钻头并加压，将旋起的土挤入钻筒内，施工过程中及时关注机械的状况，当泥土挤满钻筒时，将钻头反转，将钻头底部封闭并提出孔外，将弃土倒出。钻进过程中或者钻头提出钻孔外后，向孔内注浆，注浆也应严格遵守相关标准，使泥浆液面高于护筒底部。

成孔前必须对钻头进行仔细的检查，其中包括钻头的保护装置、钻头直径和磨损情况，对于施工中磨损超标的钻头应及时更换，按设计的参数进行钻孔，在钻孔过程中做好各种记录，在进尺速度的控制环节，必须结合施工现场的地质情况，例如：砂层地质采用慢转速慢钻进的方式增加泥浆的相对密度；硬塑层地质为了提高钻进效率采用快转速钻进；在易缩颈的地层中，为了避免缩颈，应适当增加扫孔次数；由软地层变为硬地层时，要减速慢进；当硬地层变为软地层时，为了保证施工质量可适当加快钻进速度[3]。

2.5清孔

在清孔之前，监理工程师要严格检查成孔深度，利用旋挖桩机的专用清查装置清理孔内钻渣，孔底沉渣厚度在50mm以内。

2.6钢筋笼的制作和安放

旋挖桩机具有成孔快、孔底沉渣少的优点，为了避免塌孔，在施工中采取必要的措施防止钢筋笼刮伤孔壁。钢筋笼的制作必须严格按照设计要求和设计尺寸。为了防止钢筋笼变形，吊装过程中要选择合适的吊点。

2.7混凝土浇筑

混凝土浇筑的质量直接关系到灌注桩的质量，在施工中严格遵守以下规定：选择长度适中、内壁光滑、封闭性好的导管；在工程师的指导下进行混凝土拌和，严格控制坍落度和含砂率；混凝土浇筑中要保持连续作业，浇筑过程中不可中断作业；浇筑过程中及时做好技术记录，控制导管埋深，埋深控制在2～6m；根据钢护筒情况计算出混凝土的超灌量，保证拔筒后混凝土面高出设计标高80cm。

3　止水帷幕在深基坑中的控制

在施工现场，为了防止地下水进入施工区域，往往需要通过工程桩形成连续的止水帷幕，在实际的施工中，一般采用高压旋喷桩与护坡桩之间的搭接形成止水帷幕。

3.1旋喷桩施工机理

用旋喷机把注浆管放入孔底，浆液在高压设备的作用下与土体搅拌混合后随着注浆管的选装形成圆桩体，浆液与土体发生化学反应，固结后达到止水的目的。

3.2施工技术

3.2.1主要设备

施工过程中的主要设备有高压灌注泵、钻机、搅拌机。

3.2.2测量放样

测量放样时，按照设计图纸确定桩的中心轴线，孔位误差在50mm以内，在每个桩位标记定位。

3.2.3参数设计

施工前在工程师的指导下进行参数设计，并且要对施工现场做好地质和水文的调研，确保参数设计符合工艺要求。施工参数包括桩径、桩长、孔距、孔深、浆液量、水灰比、泵压[4]。

3.2.4成孔

钻机就位后，对所有孔位进行严格的复核，再用水平尺测定钻机钻杆的垂直度，保证垂直度偏差在1%以内，在开挖后的地坪向下钻进，直至设计桩底标高，再喷灌水泥浆，水泥浆喷灌时把握由下向上的原则。

3.2.5水泥浆搅拌

严格将水泥浆的水灰比控制在1.0～1.2，控制好水灰比和水泥浆液的比重，防止砂粒和杂物进入搅拌机，搅拌过程中应均匀搅拌，防止沉淀。

3.2.6旋喷

输浆压力控制在20MPa左右，输浆量约为50L/min。为了防止脱桩，在拆下杆时在接头处复喷15cm。

3.2.7二次注浆和回浆

应及时采取二次注浆的方法防止水泥吸水下沉导致桩体收缩，影响桩体长度。由于施工过程中有大量的回浆，实际应用中也可以利用回灌充填。

3.3施工质量控制分析

成桩质量关系到整个工程的施工质量，影响工程项目的使用寿命和使用质量，因此必须在施工过程中严把质量关，严格按照设计要求执行各项技术规范和标准。结合施工经验来说，成桩质量与三大因素有关，即水灰比、旋喷压力、提升速度。在施工过程中值得注意的是，止水帷幕的连续有效性受到成桩位置和成桩接头的影响，因此在施工中成桩位置和成桩接头也应作为成桩质量控制的重点。在实际的施工中应做好以下保障工作：保证成桩垂直度，控制桩位和钻机杆架的水平度；对设备进行检查，保证设备压力和排量满足施工要求；在工程师的指导下，进行水泥浆液的配置，严格控制稠度；提升速度必须根据施工的具体情况严格控制；施工过程中及时回灌，保证孔内浆液饱满，连续施工时刻采用冒浆回灌。

3.3.1桩位控制

如果成桩不能与支护桩处于同一轴线，两者之间将形成间隙，给止水效果带来影响，因此钻孔前应结合支护桩的实际情况对桩的中心位置进行严格的核对，将桩位偏差控制在5cm以内。

3.3.2桩身垂直度控制

为保证桩从上到下都在支护桩中间，使得止水帷幕具有良好的连续性，应通过控制钻机机身的水平度达到控制桩垂直度的目的，保证止水帷幕具有良好的连续性。将垂直度偏差控制在0.1%以内[5]。

3.3.3水灰比控制

为了使水灰比满足施工要求，在选材上要严格控制材料的质量，水泥浆液经过严格过滤，及时测试水泥浆液的比重，工程施工中一般选用1.0的水灰比和1.5的浆液比重。在施工过程中，如果浆液的比重与设计值之间的误差大于0.1时，要停止施工作业，待重新调整浆液水灰比后再进行施工。

在水灰比控制工作中最重要的一点是在施工作业中连续搅拌，防止出现沉淀，影响施工质量。

3.3.4提升速度控制

成桩后自下而上提升喷管，灰浆喷量与提升速度成反比，为保证成桩质量，应严格控制提升速度，在设计验算和现场试验后，将提升速度控制在15～18cm以内。

3.3.5垂直度控制

在止水帷幕的施工过程中，重要的是要控制钻孔和桩的垂直度，因为垂直度控制一直都是止水帷幕工程施工成败的关键。如果垂直度不能满足设计要求，成桩与护坡桩将不能有效搭接，二者之间形成间隙，止水效果受到影响，外界的水随时可以进入基坑。施工各种的垂直度误差严格保证在1%以内。